CN218919017U - 一种软包电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种软包电池，主要包括电芯、正极耳、负极耳及防护壳；所述防护壳包覆整个电芯，正极耳与负极耳部分设置在防护壳内并与电芯连接，另一部分从防护壳内伸出；所述防护壳的内侧设有至少一处用于检测电芯表面膨胀力变化的压力感测区，所述压力感测区对应电芯的至少一个区域或表面设置。本实用新型提供的软包电池，通过使用具有压力感测功能的防护壳，不仅能实现薄膜式压力感测片的面检测功能，还能大大提升电芯膨胀力检测的准确度。

Description

一种软包电池

技术领域

本实用新型涉及属于充电电池技术领域，特别涉及一种具有压力感测功能的软包电池。

背景技术

目前，常见的新能源汽车通常采用可充电电池来提供动力，而为了提高新能源汽车的可靠性及安全性，对可充电电池进行安全检测显得尤为重要，而其中的一种检测方式就是监测电池的膨胀力。目前通常是在电池的壳体(也称“外壳”或“防护壳”)外侧设置单点或多点的压力传感器，通过单点或多点的压力传感器来检测电池的膨胀情况。但由于电池在实际工作过程中工况较为复杂，通过单点或多点的压力传感器来检测电池的膨胀情况往往会存在漏检或检测结果不准确的现象。

随着工业技术的发展，薄膜式压力感测片由于其轻薄且具有良好柔韧性的特点已运用于电池表面的压力检测，但由于薄膜式压力感测片与电池为两个独立的个体，将薄膜式压力感测片安装在电池内部时需要配合安装，而电池的安装空间较为紧凑，较小的空间会加大薄膜式压力感测片的安装难度；并且，由于电池内部电芯在使用过程中还存在电解液泄漏的可能造成薄膜式压力感测片被腐蚀，因此目前只能将薄膜式压力感测片帖附于电池壳体外表面。

并且，无论是将压力传感器还是将薄膜式压力感测片设置在电池壳体外侧，电芯的膨胀需要壳体来传递，而壳体很难完整的传递这种膨胀力的变化，这会进一步降低检测的准确性。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种软包电池，通过使用具有压力感测功能的防护壳，不仅能实现薄膜式压力感测片的面检测功能，还能大大提升电芯膨胀力检测的准确度。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型公开一种软包电池，主要包括电芯、正极耳、负极耳及防护壳；所述防护壳包覆整个电芯，正极耳与负极耳部分设置在防护壳内并与电芯连接，另一部分从防护壳内伸出；所述防护壳的内侧设有至少一处用于检测电芯表面膨胀力变化的压力感测区，所述压力感测区对应电芯的至少一个区域或表面设置。

可选的，所述防护壳包括第一防护层、电极层、感测材料层及第二防护层；所述第一防护层具有用以包覆整个电芯的第一主体部以及与第一主体部相连的第一延伸部；所述第二防护层包括第二主体部以及与第二主体部相连的第二延伸部；所述电极层包括相互连接的感测电极和信号传输电极；所述感测材料层对应感测电极设置形成所述压力感测区，所述压力感测区夹设在第一主体部和第二主体部之间；所述第二延伸部与第一延伸部重叠设置，所述信号传输电极夹设在第一延伸部和第二延伸部之间。

可选的，所述感测电极设置在第一主体部上，所述信号传输电极设置在第一延伸部上。

可选的，所述感测电极设置在第二主体部上，所述信号传输电极设置在第二延伸部上。

可选的，所述防护壳还包括设置在第一防护层或第二防护层上并位于第一防护层和第二防护层之间的基层；所述基层包括第三主体部，所述感测电极设置在第三主体部。

可选的，所述基层还包括与第三主体部相连并与第一延伸部重叠设置的第三延伸部，所述信号传输电极设置在第三延伸部上。

可选的，所述第一延伸部与正极耳和负极耳同侧设置并位于正极耳和负极耳之间。

可选的，所述第一防护层和第二防护层均采用柔性防腐材料制作。

可选的，所述柔性防腐材料为铝塑膜。

可选的，所述第二防护层的外轮廓大于感测材料层的外轮廓，以完整包覆感测材料层。

可选的，所述基层采用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或热塑性聚氨酯弹性体橡胶中的任意一种制作。

可选的，所述压力感测区至少覆盖电芯一个表面的五分之一区域。

可选的，所述压力感测区恰好覆盖于电芯的整个正面和/或背面。

可选的，软包电池还包括设置在第一防护层或第二防护层上的温度感测部；所述温度感测部用于检测所述电芯的温度。

可选的，所述温度感测部包括帖附在第一防护层或第二防护层上的温敏感测片；或者，所述温度感测部包括形成于第一防护层或第二防护层上的温敏感测电极。

有益效果：

本实用新型提供一种软包电池，通过在电池防护壳内集成压力感测功能，不仅能实现薄膜式压力感测片的面检测功能，还能避免壳体对检测准确性的影响以及电芯变形导致的检测位置变化影响，大大提升电芯膨胀力检测的准确度，真实反应电芯表面压力分布情况，并有助于析锂现象分析。

本实用新型还可以软包电池上设置温度感测部(例如，温敏感测电极或温敏感测电极)，通过温度感测部检测电芯表面的实时温度变化，与膨胀力监测共同作为安全检测的依据。

附图说明

图1为现有软包电池的结构示意图；

图2为实施例中公开的软包电池结构示意图；

图3为实施例中公开的软包电池的爆炸图；

图4a为具有多处压力感测区的防护壳示意图1；图4b为具有多处压力感测区的防护壳示意图2；

图5为压力感测区的面积大于一电芯表面的防护壳示意图；

图6a为电芯表面同一时刻不同区域的压力分布示意图；图6b为电芯表面同一区域不同时刻的压力变化情况示意图1；图6c为电芯表面同一区域不同时刻的压力变化情况示意图2；

图7为防护壳4的一种结构示意图；

图8为防护壳4的另一种结构示意图；

图9为防护壳4的又一种结构示意图；

图10为实施例中公开的软包电池的安装示意图；

图11为实施例中公开的具有温度感测部的防护壳结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。另外，若出现与“第一”、“第二”等术语，用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，术语"包括"和"具有"以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。

参阅图1，现有软包电池主要包括电芯1、正极耳21、负极耳22及外壳3，外壳3作为电池的防护壳包覆整个电芯1，正极耳21与负极耳22部分设置在外壳3内并与电芯1连接，另一部分从外壳3内伸出。电芯1通常为矩形饼状结构，其表面具体包括相对设置的正面和背面以及连接正、背面的四个侧面，正极耳21和负极耳22通常设置在同一侧面。需要对电池进行膨胀力检测时，通常将压力传感器帖附在外壳3的外表面。本实用新型对软包电池进行重新设计，特别是对软包电池的外壳的结构进行改进，在外壳上集成压力感测功能，由此来解决压力传感器贴附电池外壳上存在的漏检、检测不准确，以及压力感测片装配困难等问题。

请结合图2及图3，实施例中公开一种软包电池，主要包括电芯1、正极耳21、负极耳22及防护壳4。其中，防护壳4包覆整个电芯1，正极耳21与负极耳22部分设置在防护壳4内并与电芯1连接，另一部分从防护壳4内伸出，防护壳4内侧设有至少一处压力感测区，压力感测区对应电芯1的至少一个区域或表面设置。

在本实施例中，防护壳4内侧可以仅设有一处压力感测区，该压力感测区可以对应电芯最易发生膨胀的一个表面设置以检测该表面的膨胀力。在其它实施例中，防护壳4内侧也可以设有多处压力感测区，多处压力感测区分别对应电芯不同的表面设置以分别检测对应表面的膨胀力，如图4a所示；多处压力感测区也可以对应电芯同一表面设置以检测该表面对应区域的膨胀力，如图4b所示。压力感测区可以与电芯任意一个表面面积相等，以检测该表面整面的膨胀力；压力感测区的面积也可以小于所处的电芯表面，即对应电芯的某一区域设置，即检测该表面部分区域的膨胀力；或者压力感测区的面积也可以大于一个表面，此时可同时检测一个对应表面和区域的膨胀力，如图5所示。

进一步的，为了提高对电芯膨胀力进行分析时的准确性，在本实施例中压力感测区至少覆盖电芯一个表面的五分之一区域，这样通过压力感测区能够至少获取电芯一个表面五分之一区域的膨胀力情况。作为一种优选，一处压力感测区通常覆盖电芯一个表面的全部区域，例如设置在电芯的正面和/或背面，恰好覆盖电芯的整个正面和/或背面区域。

请继续参阅图2及图3，防护壳4包括第一防护层41、电极层42、感测材料层43及第二防护层44；第一防护层41具有用以包覆整个电芯的第一主体部411以及与第一主体部411相连的第一延伸部412，第二防护层44包括第二主体部441以及与第二主体部441相连的第二延伸部442。电极层42包括相互连接的感测电极421和信号传输电极422，感测材料层43对应感测电极421设置形成压力感测区，压力感测区夹设在第一主体部411和第二主体部441之间。第一延伸部412和第二延伸部442重叠设置，信号传输电极422夹设在第一延伸部412和第二延伸部442之间。当压力感测区受压时，感测材料层43与感测电极421之间的接触面积会随着压力大小变化而发生变化，进而导致信号传输电极422输出的电信号量的变化，外部设备通过信号传输电极可以获取变化的电信号量，进而通过变化的电信号量获取对应的压力大小。

可以理解的，本实用新型通过设置在防护壳4内侧的压力感测区能够更加准确直接的获取电芯1的膨胀力变化情况。压力感测区对应电芯4的某一区域或表面设置，能够检测电芯某一区域或表面的压力分布情况，同时还能反映同一位置不同时刻下的膨胀力大小变化情况，以及电芯对应表面或区域的膨胀力分布情况随时间的变化趋势。

进一步的，电芯在充放电时，电芯内部会发生析锂的现象。电芯在析锂时往往会造成电芯局部的膨胀，而一些较小的膨胀力难以通过外壳传递至外部，因此设置在外壳上的压力传感器难以获取到这些微小的膨胀力，也就是说根据设置在外壳上的压力传感器的检测结果难以判断电芯的析锂情况。而电芯在发生析锂时，析锂的形态、位置及状况是有所差别的，有可能是枝晶状，也有可能是苔藓状，还有可能是其他的形状，其发生析锂的位置可能会随着充放电的状态而发生偏移，因此，这些状态及现象即使通过设置在电池内部的单个或多个压力传感器所获取的膨胀力也是难以分辨和判断的。本实用新型通过设计具有压力感测功能的防护壳，使软包电池自带压力感测功能。防护壳内侧的压力感测区直接对应电芯设置，通过压力感应区能够更加准确、直接的获取电芯的膨胀力变化情况，而通过检测区域内的膨胀力分布变化趋势及走向能够对电芯的析锂情况进行判断。也就是说，通过设置在电池内部的压力感测区不仅能够直接获取电芯的膨胀力大小，而且通过获取电芯某一表面或区域内的膨胀力变化情况能够判断电芯的析锂状况。如图6a所示，通过压力感测区的设置可以得到同一时刻电芯表面不同区域的压力分布；如图6b和图6c所示，也可以通过压力感测区的设置得到电芯表面同一区域不同时刻的压力变化情况。

更进一步的，当电芯与防护壳之间完成安装后，压力感测区所对应的电芯位置不会随着电池的长期使用而发生偏移，通过压力感测区能够更加准确可靠的获取电芯对应位置的膨胀力大小。同时，软包电池无需再设置单独的压力传感器，其整体结构更加简单、轻薄；由于压力感测区直接设置在防护壳上，因此也不会改变电池制作的常规工艺，更便于电池的加工制作。而在第一主体部一侧设置第一延伸部，将信号传输电极设置在第一延伸部上，此设置方式更有利于信号传输电极与外部设备之间的对接。由于信号传输电极十分轻薄，相对于第一防护层厚度来说可以忽略，因此在通过第一主体部对电芯进行包覆密封时，第一主体部与第一延伸部之间的衔接不会对电芯的密封造成影响，进一步确保了电池的使用寿命。

在本实施例中，第一防护层41采用柔性防腐材料制作，也就是说第一防护层41具有一定的防腐能力，能够避免被电解液等所腐蚀；第二防护层44采用柔性防腐材料制作，也就是说第二防护层44也具有一定的防腐能力，能够避免被电解液等所腐蚀。作为一种实施方式，第一防护层41可以为铝塑膜，第二防护层44也可以为铝塑膜。

进一步的，为了避免感测电极及感测材料被电解液等所腐蚀，在本实施例中，第二防护层44主要用于与第一防护层41共同作用保护压力感测区，因此，第二防护层44的外轮廓只要大于感测材料层43的外轮廓即可，这样，通过第一防护层41及第二防护层44可以完整包覆感测材料层43及感测电极421。

请参阅图7，作为防护壳4的一种具体实施方式，电极层42设置在第一防护层41上。具体的，电极层42可通过印刷、喷涂、溅射等方式形成于第一防护层41上，感测电极421设置在第一主体部411上并置于感测材料层43与第一主体部411之间，感测材料层43夹设于第一主体部411与第二主体部441之间，信号传输电极422设置在第一延伸部412上，第二延伸部442与第一延伸部412重叠设置以将信号传输电极422夹设在第一延伸部412与第二延伸部442之间。本实施例将感测电极421集成于第一主体部411上，能够使得防护壳4整体更加轻薄，而将感测材料层43夹设于第一主体部411与第二主体部441之间，能够对感测材料层43进行全面防护，进一步确保了压力感测区的使用寿命。

请参阅图8，作为防护壳4的另一种具体实施方式，电极层42设置在第二防护层44上。具体的，电极层42可通过印刷、喷涂、溅射等方式形成于第二防护层44上，感测电极421设置在第二主体部441上并置于感测材料层43与第一主体部411之间，感测材料层43夹设于第一主体部411与第二主体部441之间，信号传输电极422设置在第二延伸部442上，第一延伸部412与第二延伸部442重叠设置以将信号传输电极422夹设在第一延伸部412与第二延伸部442之间。

请参阅图9，作为防护壳4的又一种具体实施方式，防护壳4进一步还包括基层45，感测电极421设置在基层45上，基层45与感测材料层43夹设于第一防护层41与第二防护层44之间。感测电极421可通过印刷、喷涂、溅射等方式形成于基层45上。可选的，基层45也具有延伸结构，即基层45分为第三主体部451和第三延伸部452，感测电极421设置在第三主体部451，信号传输电极422设置在第三延伸部452上并夹设在第一延伸部412与第二延伸部442之间。这里的基层45可采用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或热塑性聚氨酯弹性体橡胶等材料制作而成，基层45可通过粘接的方式固定在第一防护层41或第二防护层44上。通过设置基层45能够将感测电极421提前设置在基层45上，而基层45与第一防护层41或第二防护层44的固定方式也较为简单，因此更有利于防护壳整体的加工制作。

上述实施例中，传感材料层43与第一防护层41或第二防护层44通过双面胶、热融胶等粘接的方式与固定连接，第一防护层41和第二防护层44之间可通过双面胶、热融胶等粘接的方式进行边缘固定。

请参阅图10，在通过防护壳4对电芯1进行包覆时，电芯1的一面与防护壳4的压力感测区对应布置，信号传输电极422设置在正极耳21和负极耳22之间，然后通过防护壳4将电芯1完全包裹住，由此形成一个整体。可以理解的，第一延伸部412(第二延伸部442、信号传输电极422)与正极耳21和负极耳22可以同侧设置并位于正极耳21和负极耳22之间，第一延伸部412(第二延伸部442、信号传输电极422)也可以设置在与正极耳21和负极耳22不同的一侧。

请参阅图11，进一步的，本实用新型还可以在软包电池上设置有用于检测电芯温度的温度感测部5。由于电芯1的温度可以通过防护壳4较好的传递，因此，温度感测部5可以设置在防护壳4的内侧也可以设置在防护壳4的外侧。设置在防护壳4内侧时，温度感测部5既可以设置在第一防护层41上，也可以设置在第二防护层44上或者基层45上；设置在防护壳4外侧时，温度感测部5设置第一防护层41上。

本实用新型对温度感测部5的结构形式不做具体限制，只要能够获取电芯1的温度即可。作为一种实施方式，温度感测部5可以是帖附在第一防护层41或第二防护层44上的温敏感测片；作为另一种实施方式，温度感测部5也可以是形成于第一防护层41上的温敏感测电极。作为一种优选，温度感测部5为通过喷涂、刻蚀、印刷等工艺形成于第一防护层41上的温敏感测电极。

最后需要说明的是，尽管以上结合附图对本实用新型的实施方案进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本实用新型保护之列。

Claims (15)

1.一种软包电池，包括电芯、正极耳、负极耳及防护壳；所述防护壳包覆整个电芯，正极耳与负极耳部分设置在防护壳内并与电芯连接，另一部分从防护壳内伸出；其特征在于，所述防护壳的内侧设有至少一处用于检测电芯表面膨胀力变化的压力感测区，所述压力感测区对应电芯的至少一个区域或表面设置。

2.如权利要求1所述的软包电池，其特征在于，所述防护壳包括第一防护层、电极层、感测材料层及第二防护层；所述第一防护层具有用以包覆整个电芯的第一主体部以及与第一主体部相连的第一延伸部；所述第二防护层包括第二主体部以及与第二主体部相连的第二延伸部；所述电极层包括相互连接的感测电极和信号传输电极；所述感测材料层对应感测电极设置形成所述压力感测区，所述压力感测区夹设在第一主体部和第二主体部之间；所述第二延伸部与第一延伸部重叠设置，所述信号传输电极夹设在第一延伸部和第二延伸部之间。

3.如权利要求2所述的软包电池，其特征在于，所述感测电极设置在第一主体部上，所述信号传输电极设置在第一延伸部上。

4.如权利要求2所述的软包电池，其特征在于，所述感测电极设置在第二主体部上，所述信号传输电极设置在第二延伸部上。

5.如权利要求2所述的软包电池，其特征在于，所述防护壳还包括设置在第一防护层或第二防护层上并位于第一防护层和第二防护层之间的基层；所述基层包括第三主体部，所述感测电极设置在第三主体部。

6.如权利要求5所述的软包电池，其特征在于，所述基层还包括与第三主体部相连并与第一延伸部重叠设置的第三延伸部，所述信号传输电极设置在第三延伸部上。

7.如权利要求2至6任意一项所述的软包电池，其特征在于，所述第一延伸部与正极耳和负极耳同侧设置并位于正极耳和负极耳之间。

8.如权利要求2至6任意一项所述的软包电池，其特征在于，所述第一防护层和第二防护层均采用柔性防腐材料制作。

9.如权利要求8所述的软包电池，其特征在于，所述柔性防腐材料为铝塑膜。

10.如权利要求2至6任意一项所述的软包电池，其特征在于，所述第二防护层的外轮廓大于感测材料层的外轮廓，以完整包覆感测材料层。

11.如权利要求5至6任意一项所述的软包电池，其特征在于，所述基层采用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或热塑性聚氨酯弹性体橡胶中的任意一种制作。

12.如权利要求2至6任意一项所述的软包电池，其特征在于，所述压力感测区至少覆盖电芯一个表面的五分之一区域。

13.如权利要求2至6任意一项所述的软包电池，其特征在于，所述压力感测区恰好覆盖于电芯的整个正面和/或背面。

14.如权利要求2至6任意一项所述的软包电池，其特征在于，还包括设置在第一防护层或第二防护层上的温度感测部；所述温度感测部用于检测所述电芯的温度。

15.如权利要求14所述的软包电池，其特征在于，所述温度感测部包括帖附在第一防护层或第二防护层上的温敏感测片；或者，所述温度感测部包括形成于第一防护层或第二防护层上的温敏感测电极。

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